А дальше полеты пошли один за другим. На «Джемини-5», стартовавшем 21 августа 1965 года, были испытаны электрохимические генераторы, созданные для кораблей «Аполлон», и радиолокатор, предназначенный для сближения модулей и стыковки. Кроме того, экипаж установил рекорд по продолжительности пребывания в космосе – почти восемь суток. Этот рекорд советские космонавты сумели побить только в июне 1970 года.
Корабль «Gemini-7» с борта корабля «Gemini-6» при их сближении в космосе
Экипаж «Джемини-7», вышедший на орбиту 4 декабря 1965 года, провел в космосе более тринадцати суток – т. е. время, которое займет полноценная лунная экспедиция. Здесь важно было доказать, что такое длительное пребывание в космосе не окажет губительное влияние на пилотов. А 15 декабря на ту же орбиту стартовал «Джемини-6», при этом корабли разделяло расстояние в 2000 км – за счет умелого маневрирования они сблизились до 36 м и продолжили совместный полет, в ходе которого «Джемини-6» подходил к «Джемини-7» на расстояние до трех метров! Астронавты могли не только переговариваться по радио, но и махать друг другу через иллюминаторы. Американские журналисты и популяризаторы с облегчением писали, что наконец-то США продемонстрировали свое лидерство в области пилотируемой космонавтики. Ничего похожего в то время Советский Союз предложить попросту не мог.
Не стоит думать, что у НАСА все шло гладко. При перечислении я, разумеется, опустил разные аварийные ситуации на Земле и в космосе, но, уверяю, их было в избытке. Однако подлинный «цирк» начался, когда пришло время отрабатывать процедуру стыковки. В качестве модели командно-служебного модуля, с которым надо было состыковаться при возвращении с Луны, использовалась ступень-мишень «Аджена-Д» (“Agena D”). «Джемини-8» стартовал к ней 16 марта 1966 года (кстати, командиром корабля был Нейл Армстронг) и сумел без проблем пристыковаться. Однако после совершения процедуры корабль в связке с мишенью начал вращаться, раскручиваясь все быстрее. Лишь мастерство астронавтов спасло миссию от полного краха.
3 июня 1966 года «Джемини-9» должен был состыковаться с легкой орбитальной мишенью ATDA (Augmented Target Docking Adapter), но у той при старте не отделился головной обтекатель, и осталось довольствоваться отработкой сложных маневров, которые могли понадобиться при полете к Луне и вокруг нее. Не удалось испытать и ракетное кресло – выход в открытый космос Юджина Сернана завершился безрезультатно.
18 июля 1966 года стартовал «Джемини-10». Его полет тоже не обошелся без приключений, однако на этот раз удалось не только состыковаться с новой мишенью «Аджена», но и сблизиться со старой (той, которая подвела Нила Армстронга). Выйдя в открытый космос, астронавт Майк Коллинз перелетел с корабля на мишень и снял с нее научное оборудование, которое четыре месяца находилось в космосе – грандиозное достижение по тем временам!
Ступень-мишень «Agena D» соединена тросом с «Gemini-11»
Рекордным был и полет «Джемини-11» в сентябре 1966 года. В ходе этого космического рейса отрабатывалась процедура аварийной эвакуации астронавтов с Луны. Поэтому корабль должен был взлететь так, чтобы на первом витке сблизиться с мишенью и с ходу пристыковаться к ней – все это было с блеском проделано. После серии стыковок-расстыковок корабль изменил орбиту так, что апогей был поднят до высоты 1369 км. Понятно, что на данном этапе изучалось прежде всего воздействие радиационного пояса. Забегая вперед, могу сказать, что ни советские, ни российские космонавты никогда не поднимались так высоко над Землей. И еще одна уникальная операция была реализована в том полете: соединенные тросом корабль «Джемини-11» и мишень «Аджена» раскрутили вокруг общего центра масс, благодаря чему удалось добиться возникновения небольшой искусственной силы тяжести – всего-то 0,00078 g, но зато воплотилась одна из самых ярких фантазий основоположников ракетостроения. Отмечу, впрочем, что сами астронавты никаких изменений не заметили – только некоторые легкие вещи под воздействием центробежной силы осели на условный «пол» корабля. У подчиненных Сергея Королёва из ОКБ-1 не получилось воспроизвести подобную операцию, хотя изначально они собирались это сделать.
Завершивший программу полет «Джемини-12» в ноябре 1966 года должен был закрепить опыт манипуляций в открытом космосе, точно определив, какие физические нагрузки потребуются на их выполнение. Для этого ученые разработали программу двухминутных упражнений и разместили на внешней поверхности корабля кучу всевозможных поручней, колец и фиксаторов. Новая миссия завершилась более чем успешно.
Как видите, американцы весьма активно готовились к лунной экспедиции, отрабатывая на более легком и менее вместительном, чем советский «Восток», корабле множество операций, необходимых для дальнейшего продвижения в пространство. И в то же самое время (параллельно и с участием тех же астронавтов, которые летали на «Джемини») – шло конструирование корабля «Аполлон» и трех вариантов ракеты-носителя: «Сатурн-1» (“Saturn I”), «Сатурн-1Б» (“Saturn I-B”) и «Сатурн-5» (“Saturn V”).
Главным элементом и главной «изюминкой» ракет «Сатурн» были, конечно же, уникальные двигатели F-1, работавшие на компонентах кислород-керосин и развивавшие поистине фантастическую тягу – 680 т (для сравнения: один такой двигатель имел большую тягу, чем все три главных двигателя системы «Спейс Шаттл», и почти вдвое превышал суммарную тягу современной ракетно-космической системы «Союз»). Можете представить себе такого монстра? А инженеры американской компании «Рокетдайн» его не только представляли, но и сделали – причем конструирование двигателя началось в 1955 году, т. е. практически в то же самое время, когда советские ракетчики вплотную приступили к проекту межконтинентальной ракеты Р-7. И, заметьте, первое огневое испытание полностью собранного двигателя F-1 на стенде состоялось уже в марте 1959 года – т. е. еще до полета Юрия Гагарина на «Востоке» и Джона Гленна на «Меркурии».
Астронавт Эдвин (Базз) Олдрин выходит из корабля «Gemini-12» в открытый космос
Возникает вопрос: почему в таком случае американцы не использовали двигатель F-1 на первых же этапах космической программы, сразу получая огромное преимущество по тяге и как следствие – грузоподъемности? Ответ, как водится, прост, хотя состоит из двух частей. Во-первых, двигатель оказался «сыроват» (ведь у американских ракетчиков не было опыта работы с такими огромными двигателями) и на его доводку потребовалось несколько лет (что, кстати, привело не к увеличению, а к заметному снижению заявленных характеристик – такое в технике случается сплошь и рядом). А во-вторых, двигатель сам по себе – еще не ракета, и как раз ракетой было поручено заняться команде Вернера фон Брауна, которая была вынуждена начинать практически с нуля: весь прежний задел по V-2 и «Рэдстоун» здесь совершенно не годился хотя бы в силу масштабного фактора.
Разработка самой мощной ракеты-носителя в истории человечества шла в три этапа.
Сначала на основе армейского задела была построена двухступенчатая ракета «Сатурн-1» с двигателями меньшей мощности Н-1 и RL-10. Она начала летать в виде первой ступени с водным баком-балластом вместо второй и уже при старте 27 октября 1961 года по тяге превзошла советскую Р-7. Ее продолжали запускать и в дальнейшем для утверждения принимаемых технических решений. Двигатели RL-10, работавшие на компонентах кислород-водород, начали испытывать в 1963 году, принципиально доказав возможность использования нового и куда более перспективного вида топлива. Советские конструкторы в то время о водородно-кислородных двигателях могли только мечтать, а промышленного производства жидкого водорода в СССР попросту не было.
Затем команда Вернера фон Брауна построила «промежуточную» ракету «Сатурн-1Б», в первой ступени которой использовались связка из восьми двигателей Н-1, а во второй – водороднокислородный двигатель большой мощности J-2. Эта ракета с грузоподъемностью 25 т начала летать в феврале 1966 года и позволяла выводить на околоземную орбиту командно-служебный модуль «Аполлон». Предполагалось, что эта же ракета выведет в космос и первый корабль «Аполлон-1», однако 27 января 1967 года экипаж корабля погиб в пожаре на стартовом комплексе и многие планы НАСА пришлось пересмотреть.
В ноябре 1967 года начались испытания трехступенчатой ракеты-носителя «Сатурн-5»: на ее первой ступени стояли пять полноразмерных двигателей F-1, на второй – пять J-2, на третьей – один J-2. Отрываясь от земли, ракета одномоментно развивала тягу, эквивалентную тяге 600 турбореактивных двигателей истребителей того времени. Настоящее чудовище!
Интересен подход, который возобладал в НАСА в период осуществления лунной программы. От поэтапной отработки технологических решений, которой придерживалась команда Вернера фон Брауна, американцы перешли к позаимствованному у ВВС «комплексному» методу, когда система проектировалась и испытывалась как единое целое. Выбранный путь позволил заметно сократить время, решая проблемы по мере их поступления. Посему уже в первый свой полет 9 ноября 1967 года ракета «Сатурн-5» отправилась не с имитатором, а сразу с беспилотным командно-служебным модулем «Аполлон-4» и габаритновесовым макетом лунного модуля. Запуск прошел блестяще. Корабль общим весом 126 т совершил два витка по орбите, затем сманеврировал, поднимая скорость до второй космической, после чего командный модуль успешно приводнился.
22 января 1968 года в рамках миссии «Аполлон-5» был запущен лунный модуль – удалось получить опыт включения его двигателей в безвоздушной среде и управляемости орбитального полета. 4 апреля 1968 года при взлете отказал двигатель второй ступени, но «Сатурн-5» все равно вытянул беспилотный «Аполлон-6» на орбиту, продемонстрировав удивительную живучесть. Ставка на комплексные испытания себя оправдала.
11 октября 1968 года ракетой «Сатурн-1Б» был запущен «Аполлон-7» (точнее – его командно-служебный модуль) с экипажем. В течение десяти суток – недостижимая для советской космонавтики продолжительность полета! – астронавты испытывали корабль, проводя сложные маневры. Теоретически «Аполлон» был готов к экспедиции, однако лунный модуль все еще оставался «сырым». И тогда была придумана миссия, которая изначально вообще не планировалась – полет вокруг Луны.